基于硬件協(xié)議棧的以太網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

除了上面幾個寄存器之外，還需要設(shè)置MAC地址、IP地址、網(wǎng)關(guān)地址等，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用向?qū)?yīng)的控制位寫入相應(yīng)的地址即可，這里不再贅述。
W5100可以工作在TCP和UDP兩種通信模式下，在不同的通信模式下又分為客戶端和服務(wù)器兩種工作狀態(tài)，TCP是面向連接的以太網(wǎng)通信，相比UDP可以提供更可靠的通信服務(wù)。本文通過W5100建立TCP的客戶端工作模式，將采集到的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送至數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器。如圖5所示，客戶端首先向服務(wù)器發(fā)起請求連接，成功建立連接之后，當(dāng)周期性數(shù)據(jù)采集任務(wù)結(jié)束后，將向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)包；如果遇到網(wǎng)絡(luò)阻塞，會產(chǎn)生通信超時或者沒有響應(yīng)等情況，將會終止一次通信連接，關(guān)閉Socket，然后重新發(fā)起新的連接請求，循環(huán)反復(fù)。

3 系統(tǒng)應(yīng)用
目前，通過本文開發(fā)的基于W5100的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用在遼寧省建筑能耗監(jiān)測平臺、太原理工大學(xué)節(jié)約型校園監(jiān)管平臺、大連市公共機(jī)構(gòu)能耗監(jiān)管平臺等多個能耗監(jiān)測項(xiàng)目當(dāng)中。其中，遼寧省項(xiàng)目覆蓋范圍最廣，涉及到省內(nèi)14個地級市共50棟建筑的能耗采集與傳輸工作。調(diào)試期間，因能耗采集周期和上傳周期均一致，并且各客戶端的時間信息通過服務(wù)器進(jìn)行同步，導(dǎo)致所有的客戶端均在同一個時刻向數(shù)據(jù)中心發(fā)起連接或者發(fā)送能耗信息數(shù)據(jù)，如圖6所示(上傳周期為5 min)，第1分鐘的C1～Cn表示各地的數(shù)據(jù)采集器在同一時刻向服務(wù)器發(fā)起連接請求，第5 min的C1～Cn表示各數(shù)據(jù)采集器在同一時刻向服務(wù)器發(fā)送能耗數(shù)據(jù)信息，從而造成服務(wù)器偶爾因連接負(fù)載過多造成采集軟件死機(jī)等情況發(fā)生。

解決該問題的方法其實(shí)很簡單，設(shè)置各客戶端分時發(fā)送數(shù)據(jù)即可，但如果對不同的客戶端下載不同版本的程序，從而達(dá)到分時的目的，實(shí)際操作過程中很不方便，而且造成程序版本不唯一，容易出現(xiàn)問題。經(jīng)過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，各客戶端的網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量不一，與服務(wù)器成功建立連接的時間不同，通過下面的方法巧妙地將該問題解決，如圖7所示。

通過在程序中加入下面兩行代碼：
Write_W5100(W5100_S0_CR，S_CR_SEND KEEP)；
／／監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)
ssr0_state=Read_W5100(W5100_S0_SSR)；
／／讀取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)
對當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測，客戶端與服務(wù)器成功建立連接之后，寄存器ssr0_state變?yōu)?x17，記錄從發(fā)起連接到建立連接之間的時間差△T，發(fā)送數(shù)據(jù)時順延△T時刻再發(fā)送，從而零成本解決了負(fù)載過大的難題。遼寧省項(xiàng)目自2010年7月開始運(yùn)行，至今已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行2年多時間，結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地將數(shù)據(jù)上傳，工作穩(wěn)定可靠。

結(jié)語
本文以STM32F103VET6為核心處理器，通過單片網(wǎng)絡(luò)控制芯片W5100建立了以太網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高集成度、低成本、開發(fā)周期短等優(yōu)勢。針對建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)多個客戶端同時發(fā)起連接和上傳數(shù)據(jù)造成的服務(wù)器壓力過大問題，文中通過監(jiān)測客戶端與服務(wù)器之間的連接時間點(diǎn)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時順延時間差△T，巧妙地解決了該問題。實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定，應(yīng)用前景良好。